Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 2101

"Между поэзией и наукой нет противоречия. "В Мире науки" №1-2, 2021

"Между поэзией и наукой нет противоречия. "В Мире науки" №1-2, 2021
Академик Владимир Евгеньевич Захаров — один из самых цитируемых российских ученых, известный поэт, физик, математик и океанограф, создатель нового раздела физики — теории волн в нелинейных средах

Академик Владимир Евгеньевич Захаров — один из самых цитируемых российских ученых, известный поэт, физик, математик и океанограф, создатель нового раздела физики — теории волн в нелинейных средах, профессор Аризонского университета (США), профессор Сколтеха, главный научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.

Мы встретились с В.Е. Захаровым у него дома. Ученый рассказал об экстремальных волнах на воде (одиночные волны-убийцы), механизм появления которых впервые удалось объяснить с помощью его работ, а также о сходстве поэзии и математики, гениях в науке и нерешенных вопросах физики.

Вам удалось провести численное моделирование и впервые объяснить механизм возникновения волн-убийц. А почему это природное явление выделяют в отдельную область научного знания?

— Это действительно интересное природное явление, в существование которого ученые раньше не верили. У таких волн есть разные разговорные названия: freak-wave (волна-безумец), rough-wave (волна-бандит), волна-одиночка, блуждающая волна и т.д. В портовых кабаках матросы часто рассказывали об огромной разрушительной волне, которая внезапно возникает как будто из ниоткуда и потопляет суда, но научных данных об этом никаких не было. Поэтому сначала такие волны-убийцы были чем-то вроде байки. Однако ситуация изменилась в 1960-1970-е гг., когда со дна океана стали добывать нефть, сооружая для этого специальные платформы с записывающими приборами на борту. На одной из таких платформ в Северном море 1 января 1995 г. впервые была зафиксирована одиночная огромная волна-убийца высотой почти в 30 м. Ее тут же окрестили «новогодней волной». С тех пор и началось их систематическое изучение.

Действительно, экстремальные волны — это отдельная область знания, потому что они бывают не только на воде, но и в оптических линиях, и в плазме, — словом, это общефизическое явление, и возникает оно в результате самофокусировки. Что это такое? Вот представьте фокусировку света. Если вы пустите луч света на кристалл, то этот кристалл будет сам по себе работать как линза: он соберет весь этот свет в одну точку, и там кристалл разрушится. Это и есть самофокусировка. То есть природа постоянно самопроизвольно производит концентрацию энергии в локализованном месте. Это, кстати, довольно общее явление.

То же самое происходит и в плазме, называется ленгмюровский коллапс — образование в плазме катастрофически углубляющихся областей пониженной плотности, содержащих захваченные ленгмюровские колебания. Это одно из фундаментальных явлений физики плазмы. Я долгое время этим занимался и очень горд, что открыл явление коллапса ленгмюровских волн. Если объяснять простыми словами, это то же самое, что и вспышка быстрых электронов, которая возникает, когда собирается энергия. Подобное явление, кстати, очень сильно препятствует созданию управляемой термоядерной реакции, а значит, и решению энергетического кризиса, с которым совсем скоро столкнется человечество. Дело в том, что такие коллапсы в плазме создают быстрые электроны, которые, грубо говоря, очень портят среду.

Непосредственно волнами на воде я действительно занимался одним из первых в 1980-е гг. У нас с коллегами были численные алгоритмы для решения динамических уравнений на воде, и мы применили их для описания волн-убийц. Таким образом, мы увидели, как это все возникает и что это явление связано с неустойчивостью — так называемая модуляционная неустойчивость. У меня, кстати, кандидатская диссертация была на тему модуляционной неустойчивости. Мне в прошлом году дали медаль имени Н.Н. Боголюбова. Я посмотрел, за что, и выяснилось, что как раз за работы, содержавшиеся в кандидатской диссертации. Я защитил ее в 27 лет, а сейчас мне 81 год. Но у математиков это обычное дело. (Смеется.) Конечно, я всю жизнь работал и получал за свой труд самые разные премии, но именно эту медаль мне дали за работы моей молодости.

И именно эти работы помогли лучше понять природу столь опасного явления, как экстремальные волны на воде. Кстати, а что делать морякам, которые столкнулись с волной-убийцей? Есть хоть какой-то шанс от нее спастись?

Алгоритмы работы с волнами-убийцами уже созданы и успешно применяются, мы тоже продолжаем изучение таких волн. Основная проблема сейчас состоит в том, чтобы научиться описывать статистику этих явлений. Ведь тут загвоздка в том, что коль скоро эта волна-убийца возникла, то способа борьбы с ней нет. Единственное, что может сделать капитан судна, это попытаться повернуться к волне, скажем, носом: чтобы она ударила не в бок, а в нос. Это менее опасно. Но он может не успеть сделать это за несколько минут.

Блуждающую океанскую волну в отличие от цунами невозможно предсказать. Она появляется внезапно и так же стремительно исчезает. До сих пор остается открытым вопрос о продолжительности жизни таких волн-убийц. Кроме того, волны-убийцы не имеют такой явной причины, как в случае с цунами, которые спровоцированы землетрясениями.

Кроме продолжительности жизни волн-убийц, какие еще важные, на ваш взгляд, вопросы в науке остаются нерешенными?

Продолжительность жизни такой волны в рамках точных наук, конечно, вопрос простой и, я бы даже сказал, мелкий. Потому что в конечном итоге мы можем численно промоделировать время жизни волны-убийцы и получить ответ.

Думаю, в течение двух-трех лет этот вопрос может быть решен, здесь никакой великой тайны нет. Другое дело, скажем, темная материя и темная энергия. Вот это действительно загадки вселенского масштаба, к которым мы пока вплотную так и не подобрались.

Возьмем для примера какую-нибудь галактику. В ней есть спиральные структуры, где есть звезды.

системы планет, подобные нашей Солнечной системе. Мы можем с помощью доплеровского смещения измерить скорость каждой звезды, ведь когда звезда движется, у нее немножко меняется спектр, смещаются спектральные линии. Казалось бы, мы можем построить график того, как эта скорость зависит от расстояния: звезды на периферии, в случае если обычная масса сосредоточена в центре, в теории должны двигаться по орбите медленнее, чем оказалось на самом деле. Выяснилось, что скорости звезд не зависят от расстояния. Это было удивительное открытие, которое показало, что в галактиках сосредоточена какая-то принципиально другая материя. Причем ее не видно и она ни с чем не взаимодействует, но создает гравитацию и совершенно другой профиль скорости звезд и галактик. Темная материя пронизывает все пространство, она есть даже в комнате, где мы сейчас находимся, но мы ее не ощущаем.

Еще один интересный эффект, связанный с темной материей, — то, что галактика работает как гравитационные линзы. Согласно общей теории относительности, свет в гравитационном поле отклоняется. Это один из самых первых эффектов общей теории относительности, который был измерен. Так вот, было обнаружено искривление траектории: галактики, работая как гравитационные линзы, искривляют траекторию света так, что лучи сходятся. И когда пытаются выяснить интенсивность этой линзы (это можно посчитать), то опять получается, что не хватает материи, которая есть в галактике. Нужно больше материи. Откуда? Это темная материя. Есть множество гипотез, как ее

объяснить, но нужно получить экспериментальное доказательство, а также очень четкое астрофизическое подтверждение. Однако пока не просматривается никаких перспектив поймать и пощупать ее.

Второй интересный вопрос — темная энергия. Как известно, галактики разлетаются. В 1929 г. с помощью оптического телескопа это увидел крупнейший астроном прошлого столетия Эдвин Хаббл. В этом же году он опубликовал свою статью о разбегании галактик, которая сразу привлекла всеобщее внимание. Еще до этого наш замечательный соотечественник А.А. Фридман предсказал этот эффект при помощи общей теории относительности. Разбегание галактик Фридман описал с помощью нестационарной модели Вселенной. Потом эту теорию переоткрыли на Западе. Они, конечно, всячески пытались стереть имя А.А. Фридмана из этой всей истории, но, к счастью, не получилось, в итоге он стал считаться соавтором теории.

В 1990 г. для изучения разбегания галактик в космос был запущен телескоп, названный в честь Эдвина Хаббла. Именно для объяснения результатов, полученных «Хабблом», и была предложена идея темной энергии.

Расстояние до галактик можно измерить, это делается по угловому радиусу. Примечательно, что все галактики более или менее одинаковы по размеру, поэтому расстояния до них можно измерить. Можно измерить также и скорости убегания галактик. Общая теория относительности это вроде объяснила, да? А Фридман, как я уже говорил, это объяснил в своей нестационарной модели Вселенной. Но когда стали измерять — а теория предсказывает, как скорость должна расти с расстоянием, — выяснилось, что скорость растет быстрее. А это означает, что там есть какое-то странное вещество.

Его назвали темной энергией. У него положительная плотность энергии, но давление отрицательное. Об этой темной энергии мы тоже пока еще очень мало знаем. То есть физика опять сталкивается с тем, что она не до конца понимает мироздание. Понимаете, в физике бывают периоды, когда нам в какой-то момент кажется, что уже все известно и открыто...

Как было перед открытием квантовой теории?

Именно. В конце XIX в. ученые заявляли о том, что в физике уже не осталось места для новых открытий, и Максу Планку— будущему пионеру квантовой механики — советовали не заниматься физикой, так как «почти все открыто». Но Планк продолжал свои исследования по излучению абсолютно черного тела. Он задавался вопросом: почему у него именно такой спектр излучения и откуда берется этот «хвост»? Ему пришлось допустить, что атомы отдают энергию не сплошным потоком, а маленькими неделимыми порциями — квантами энергии. Так родилась квантовая теория, и это все изменило.

Во время моей молодости, лет 30-40 назад, тоже казалось, что все в физике уже понятно, остались лишь мелочи, детали. А потом мы узнали о темной энергии и темной материи, и сегодня это важнейшие вопросы, касающиеся структуры нашего мироздания. И пока что эти вопросы так и висят в воздухе.

Владимир Евгеньевич, вы известный поэт и ученый. Что общего у поэзии и науки?

Между наукой и поэзией на самом деле нет большой пропасти. Здесь нет никакого противоречия. Было довольно много ученых-поэтов. Вы знаете Омара Хайяма? Какие стихи он писал! Его знаменитые рубаи — бессмертные четверостишия! Он воспевал вино и любовь, его влияние на поэзию было огромным. При этом Омар Хайям был поистине выдающимся математиком, опередившим свое время. Он придумал решение кубических уравнений задолго до того, как это сделали в Европе. Кроме того, Хайям был еще и придворным астрономом у Улугбека.

Всем более или менее известным поэтам другие поэты посылают свои стихи. Вот мне. поскольку я поэт и ученый, коллеги по цеху присылают свои произведения в большом количестве. Вы даже не представляете, сколько этих стихов, как много наших ученых пишут — это же просто страшное дело! Однако пишут-то многие, но мало кто достигает профессионализма в двух областях сразу, а в поэзии чрезвычайно важно быть профессионалом. В этом смысле я благодарен своей матери: она была поэтом и знала наизусть множество стихов. Мама с детства мне читала стихи. Стихотворение А.А. Блока «Незнакомка» я помню, кажется, лет с четырех. Она читала мне С. А. Есенина, А. А. Блока. М.Ю. Лермонтова. А.С. Пушкина. Это очень важно — вовремя поставить человеку слух, чтобы он отличал нюансы.

Понимаете, дело в том, что в поэзии есть так называемая проблема прилагательных. Вы хотите сказать «сочный», «спелый» и т.д., и у вас возникают 50 синонимов, из которых нужно выбрать всего один. А как выбрать— непонятно. Причем звук выбранного слова потом должен отражаться в других, давать какие-то ассоциации. Вот это умение требовательно относиться к слову приобретается путем большой и кропотливой работы, а самое главное — через знакомство с поэзией, через чтение. Мне повезло, потому что большую часть работы выполнила моя мама, которая мне привила этот навык. Я уже в 12 лет мог наизусть читать «Демона» М.Ю. Лермонтова и т.д. Это упростило дело и очень сильно мне помогло. Но я и сам проделал достаточно серьезную работу, чтобы достичь профессионального уровня в поэзии.

Какими были ваши первые стихи?

Я начинал с написания верлибров — свободных от жесткой рифмометрической композиции стихотворений. Тогда в моде были Федерико Гарсиа Лорка, Николас Гильен и другие приверженцы свободного стиля. Своих отечественных верлибристов в то время почти не было. Я писал верлибры, а потом в какой-то момент сказал: «Стоп, надо научиться писать обыкновенную силлаботонику!»— и стал упорно этим заниматься. Потом написал в этой манере первый сонет, показал его друзьям и получил их одобрение.

Между поэзией и математикой есть одно важное сходство: так называемое ощущение ошибки. Что я имею в виду? В математике чрезвычайно важно, если ты доказываешь теорему, да и вообще в любых вычислениях, не сделать ошибки. Точно так же и в поэзии: каждое слово подбирается очень тщательно, и ошибок быть не должно. Одним неверным словом можно испортить любое хорошее стихотворение. Ведь слова находятся в очень сложных отношениях друг с другом, объединяются в кластеры, если хотите. Каждое слово имеет свой дополнительный смысл, который при написании стихов нужно учитывать.

Как-то раз мы обсуждали с моим бывшим другом его стихотворение, где были такие строчки: «Ранним утром, ранним утром в темном блеске чешет дождь. Я открываю занавеску...». Я говорю ему: «Стоп, "чешет" — это ошибочное слово, его здесь быть не должно». Конечно, автор имел в виду, что «чешет» дождь— значит бьет часто. Но слово «чесать», безусловно, связано с тем, чтобы расчесывать волосы. Поэтому сразу возникает ряд совершенно ненужных ассоциаций. Такого нужно всячески избегать.

Со словом необходимо быть очень бережным: надо всегда думать о том. что слова, которые ты употребляешь, могут иметь много разных смыслов и тебя могут поймать на том. что ты произнес слово, а оно, оказывается, означает то, чего ты в своем стихотворении никак не хотел сказать. Поэтому, действительно, поэзия требует аккуратности. как и математика. В этом смысле поэзия не слишком сильно отличается от точных наук.

Прозу я, кстати, не писал, но, наверное, если И.А. Бунина спросить, он бы то же самое сказал. У него тоже, наверное, были очень строгие требования к стилю, и большей частью он ругал со страшной силой то, что всюду пишут. В общем, я считаю, что поэзия и наука не слишком сильно отличаются, и очень многие люди стремятся заниматься и тем и другим. Вопрос в том, сколько времени и сил они готовы на это потратить и какое образование получили.

Были ли в вашей жизни какие-то особенные эпизоды, связанные с поэзией?

Конечно! И об одном из них я с удовольствием вам расскажу. Как вы знаете, О.Э. Мандельштам в 1930-х гг. был сослан в Воронеж, где прожил два года. Там он написал несколько циклов стихотворений— «Воронежские тетради». В Воронеже была девушка. Наталья Штемпель, которая переписала это все в две тетрадки. И дальше случилась совершенно удивительная вещь: спустя очень много лет эти тетрадки были переданы мне на хранение. Меня попросили подержать их у себя дома. Почему? Достаточно загадочная история. Вероятно, потому что в семье, где они были до этого, жил большой чин КГБ. И, по-видимому, он не хотел, чтобы эти записи хранились у него дома, ведь на него могли настучать собственные же сослуживцы. В итоге тетради попали ко мне, и я увез их в Новосибирск. И по глупости, так как мне было лень их переписать, я их все выучил наизусть. До сих пор помню «Воронежские тетради» О.Э. Мандельштама наизусть, хоть сейчас могу вам прочитать что-нибудь! Так вот, прошло два года— и меня попросили вернуть тетради, что я и сделал по приезде в Москву. И тут же в Москве в каком-то известном издательстве вышли два тома О.Э. Мандельштама, где были представлены стихи из тех тетрадей. Причем я заметил в этой новой версии какие-то странности, мне казалось, что есть какое-то несоответствие. Я сообщил об этом издателям, и оказалось, что это действительно были опечатки, которые они допустили, перепечатывая О.Э. Мандельштама. Меня горячо поблагодарили, потому что эти тетради были очень даже использованы в деле. Этот интересный эпизод случился в 1960-х гг.

Кого бы вы могли назвать гениями в поэзии и в науке?

В поэзии гениев не меньше десяти, а то и больше. Одно время я был без ума от В.Ф. Ходасевича, только его и читал. О.Э. Мандельштам — тоже один из любимейших. без сомнения. А.С. Пушкин! Его строки:

Клянусь четой и нечетой,

Клянусь мечом и правой битвой,

Клянуся утренней звездой,

Клянусь вечернею молитвой...

Ну, что вы скажете? Это Александр Сергеевич, стихи про ислам. Как он проник в суть этого совершенно чуждого ему учения? Ведь это же абсолютная суть ислама.

В науке тоже, конечно, были гении, сколько угодно. Н.И. Лобачевский был гениальным. Он был необычайно упорен. Будучи уже ректором университета, Н.И. Лобачевский слыл среди коллег сумасшедшим из-за того, что придумал свою неевклидову геометрию. Позднее он ее издал, но параллельно, когда до нее уже додумались и другие люди.

Или взять, например, Леонарда Эйлера. Это был безусловно гениальный математик, его гениальность признается и сейчас. С Эйлером, кстати, была забавная история. Он же стал знаменитым математиком в возрасте 18 лет...

То есть очень рано по меркам XVIII в.?

Конечно. Он был учеником одного из братьев Бернулли. Петр I в эти годы создал свою Петербургскую академию наук, и он всюду искал талантливых ученых. Тогда ему указали на Эйлера: «Вот, возьми молодого человека, очень талантливый». Он пригласил его. и тот переехал в Петербург, стал академиком Российской академии наук. Так он и жил в статусе академика, но потом, когда Петр умер, наступило довольно сложное время, когда были Анна Иоанновна и ее фаворит Эрнст Бирон, когда состоялась казнь Долгоруких и т.д. Эйлер посмотрел на все это и уехал в Берлин.

К тому времени он стал уже знаменитым ученым, него сразу сделали полным профессором, дали жилье. Позднее, уже во время правления Екатерины II, началась русско- прусская Семилетняя война. Русские войска заняли Берлин. Так вот, Екатерина пришла лично в гости к Эйлеру и позвала его обратно в Россию. На это он выдвинул императрице ряд требований: сделать его почетным вице-президентом академии наук (то есть никаких обязанностей не выполнять, но получать жалование), отремонтировать его загородный дом, разрушенный в ходе войны, а также взять двоих его сыновей в российскую гвардию полковниками. Последнее уже, конечно, напрягло Екатерину, потому что такие должности предназначалась только для аристократии. Тем не менее, она согласилась, и Эйлер переехал в Петербург. Позже она пришла к нему и сказала: «Я все ваши требования выполнила, а вы. пожалуйста, выполните мое. Я буду строить флот, и мне нужно построить большой фрегат. Рассчитайте, какой толщины должны быть на нем мачты, чтобы он не обрушился». Эйлер счел эту задачу очень интересной и стал думать о ней. Так он вывел свою знаменитую формулу устойчивости стержня, нагруженного сверху, которую я преподавал студентам неоднократно. Я всегда с удовольствием рассказываю своим ученикам эту историю.

Кстати, примерно в это же время Эйлер ослеп, потому что тогда не было электричества и он работал при свечах.

Без сомнения, это был настоящий гений! Он написал, по-моему, 400 или 500 статей, после его смерти осталось еще 300 неопубликованных работ, которые позднее появились в печати. Так что да: гениев в науке немало, были гениальные математики, физики, химики и другие ученые. Альберт Эйнштейн тоже был гениальным человеком.

А ведь у вас, как и у Эйлера, способности к математике тоже проявились с самого детства?

Все верно. С раннего детства были большие способности. Помню, где-то в восьмом классе я пришел на олимпиаду, это было в Смоленске, и мгновенно решил все задачи за восьмой класс, а также все задачи за девятый и половину задач за десятый. Я решил бы их все, но времени уже не хватило. (Смеется.) За эту олимпиаду мне подарили собрание сочинений «Пьесы советских авторов» в десяти томах, оно у меня до сих пор хранится. ■

Беседовала Янина Хужина

В.Е. Захаров

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ДОБРА

Скажи мне, как в наш мир пришло добро?

Быть может, через птиц? Они кричат

там, за окном, собравшись черной стаей,

кто поручится, что не о добре?

Какая-то есть правда в крике их.

 

Добро к нам не могло прийти от рыб,

хоть их недооценивать не стоит,

и немы, и едва теплей воды,

но в день, когда лосось идет на нерест,

он полон столь неудержимой страсти,

что страсть берсерка перед ним — ничто.

 

Так, может быть, от ангелов оно?

Когда детьми после войны в Смоленске

играли мы в разбомбленных церквях,

их крылья там порою проступали

на скорбной закопченной штукатурке.

 

И все же я в священство верю мало.

Летел я из Америки в Россию,

и два мои соседа были preachers,

они считали — я не понимаю

их разговор, и вовсе не стеснялись,

и говорили. Только о деньгах,

и это пересказывать не стоит.

 

Так все-таки откуда в нас добро?

Ответ таков: оно от крокодилов!

Конечно, крокодилы — каннибалы,

но в хвощевом болотистом триасе,

так, двести миллионов лет назад,

бугорчатые слизистые монстры

вдруг стали защищать своих детей.

И это были предки крокодилов,

и наши тоже.

Прав был Карл Моор.

 

Вот так Господь и посадил росток

добра в тот мир, где звезды, пожирая

друг друга, в черных дырах исчезают,

где бывший друг, профессор-нувориш,

планирует наемные убийства.

 

Ну, крокодилы по пути добра

недалеко ушли. Но до сих пор

в Австралии гребнистая мамаша

в зловонной луже щелкает зубами,

отпугивая бывших кавалеров

от шустреньких своих зубастых чад.

 

Я прочитал об этом в третьем томе

великой, знаменитой книги Брема,

что приобрел для милых сыновей,

чтоб должное им дать образованье.

 

Владимир Евгеньевич Захаров — академик РАН, профессор Аризонского университета (США), профессор Сколтеха, главный научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.

 

Академик Владимир Евгеньевич Захаров — профессор Аризонского университета США профессор Сколтеха главный научный сотрудник Физического института им ПН Лебедева РАН в мире науки 1-2 2021 поэзия теория волн физика

Назад

Иллюстрации

Все фото

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.